A theoretical study of pile heave

Abstract

Installation of a driven pile displaces the soil vertically and radially. The ensuing vertical soil movement causes the uplift or heave of piles already installed in the vicinity. The Paper describes a theoretical study of the vertical soil movement and the pile heave due to the installation of a driven pile in clay. The clay deposit is idealized as a homogeneous isotropic incompressible linear elastic half-space. Pile installation is simulated by the injection of material along the pile axis with a constant intensity. The resulting soil movement is obtained using the source-sink imaging technique. The heave of a pile already installed is obtained from the interaction between the pile and the vertical soil movement. Numerical results are presented showing how the soil movement is affected by the dimensions of the penetrating pile. The pile heave is affected by the ratio of the Young's moduli of the pile and soil, in addition to the pile dimensions and pile spacing. A number of reported case histories are analysed; in general, the theoretical and observed behaviour show an encouraging measure of agreement. L'installation d'un pieu battu déplace le sol verticalement et radialement. Le mouvement vertical du sol qui en résulte provoque le soulèvement des pieux adjacents déjà installés. L'article décrit une étude théorique du mouvement vertical du sol et le soulèvement des pieux provoqué par l'installation d'un pieu battu dans l'argile. Le dépôt d'argile est fictivement considéré comme un demi-espace élastique linéaire isotrope homogène et incompressible. L'installation du pieu est simulé par l'injection à intensité constante de matériau le long de 1'axe du pieu. Le mouvement du sol ayant lieu est défini à l'aide de la technique d'idealisation employant des images corrigées de la pointe d'origine du soulèvement par rapport à la surface du sol. Le soulevèment d'un pieu déjà installé est déterminé à partir de l'interaction entre le pieu et le mouvement vertical du sol. Des résultats numériques sont présentés qui démontrent la façon dont le mouvement du sol est influencé par les dimensions du pieu y pénétrant. Le soulèvement du pieu est influencé par le rapport des modules de Young du pieu et du sol ainsi que par les dimensions du pieu et l'écartement des pieux. Une analyse est présentée de quelques cas réels concernant des mouvements de sol et des mesures du soulèvement des pieux. En général le comportement observé s'accorde de façon satisfai-sante avec la théorie.